我室纤维素制乙二醇动力学研究取得新进展

作者: 时间:2014年12月22日 00:00 点击数:

我室生物质研究团队在纤维素制乙二醇动力学研究领域取得新进展:以葡萄糖作为模型化合物对纤维素制乙二醇过程进行了系统的动力学研究,相关结果连续发表于化工领域顶级期刊《美国化学工程师协会会刊》(AIChE J. 2014, 60, 3804;AIChE J. 2015, 61, 224)。

纤维素制乙二醇反应为从可再生的生物质资源出发生产大宗化学品开辟了一条新途径。自从2008年我组在国际上首次报道该反应以来(Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8510),国内外有多个研究组跟进研究, 不仅丰富了催化剂体系,对反应机理的认识也逐步深入。但纤维素制乙二醇反应是一个非常复杂的反应体系,不仅包括三个主要的串联反应(纤维素水解、葡萄糖逆羟醛缩合、乙醇醛加氢),而且包括众多平行进行的竞争副反应,因此其动力学研究也面临非常大的挑战。我组张军营博士和侯宝林博士在王爱琴和张涛老师的指导下,克服了许多实验技术和数据分析上的难题,以葡萄糖为模型化合物,系统研究了逆羟醛缩合反应和加氢反应的动力学, 发现钨基催化剂作用下葡萄糖逆羟醛缩合反应具有较高的活化能(141.3 kJ/mol),而过渡金属(Ru)催化的乙醇醛及葡萄糖加氢反应活化能较低(~ 42 kJ/mol)。钨基催化剂在反应过程中不仅起到了促进C-C断键的作用,同时还对葡萄糖和乙醇醛的加氢反应具有显著的抑制作用, 特别是对葡萄糖加氢反应抑制作用更强,从而更有利于获得高的乙二醇选择性。该研究加深了对纤维素制乙二醇反应机理的认识,并为反应过程的进一步优化和反应器设计提供了新的思路。

该研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

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